基于主成分分析的安徽省科技投入產(chǎn)出水平評價研究

王 俊，凌 嵐

（安徽省科學(xué)技術(shù)情報研究所，合肥 230011）

黨的十九屆五中全會提出，堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。安徽作為長三角原始創(chuàng)新的重要策源地，近年來，政府逐步加大研發(fā)投入力度，科技投入及科技產(chǎn)出各項指標(biāo)持續(xù)上升，但科技投入效率不高、區(qū)域發(fā)展不平衡等問題也日趨明顯。如何科學(xué)評價全省乃至各市的科技投入產(chǎn)出水平，是擺在政府決策者面前的重要課題。本文在學(xué)習(xí)借鑒他人研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，秉持科學(xué)性、系統(tǒng)性和可操作性的原則，采取主成分分析法，構(gòu)建相應(yīng)指標(biāo)體系，對全省16個市的科技投入產(chǎn)出水平進(jìn)行綜合評價，并對16個市進(jìn)行聚類分析，找出各市科技投入產(chǎn)出水平的特點，進(jìn)而提出提升安徽省科技投入效率的具體建議。

1 指標(biāo)的選取

1.1 研究方法的選擇

目前，學(xué)界對于科技投入產(chǎn)出水平的研究主要是通過構(gòu)建指標(biāo)體系，并運用數(shù)據(jù)包絡(luò)（DEA）分析法、模糊數(shù)學(xué)法、因子分析法等方法，研究科技投入產(chǎn)出效率。近年來，對于安徽省科技投入產(chǎn)出水平的研究主要是安徽與周邊省（市）的對比分析，專門研究全省各市科技投入產(chǎn)出水平的相對較少。主成分分析法是一種統(tǒng)計方法，使用數(shù)學(xué)方式抽取出較少且相互獨立的成分[6]，將原有的多個變量重新組合成一組相互無關(guān)的綜合變量[7]，同時根據(jù)實際需要，從新的綜合變量中提取幾個較少的綜合變量，即利用降維思想，將多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為較少的獨立綜合指標(biāo)，這是一種進(jìn)一步簡化研究的統(tǒng)計方法[8]，從而進(jìn)一步使研究變得簡單。聚類分析是一種分類過程，指將集合分組為類似的多個類的分析過程，其原則是把具有較大相似性的個體歸為一類，個體差異很大的歸為另一類。本文擬采取主成分分析和聚類分析法，對全省各市的科技投入產(chǎn)出水平進(jìn)行全面分析與評價。

1.2 評價模型的建立

科技研發(fā)活動是一個系統(tǒng)工程，涉及因素很多，包括宏觀上的財稅政策、金融環(huán)境、產(chǎn)業(yè)的市場集中度、產(chǎn)業(yè)的外部籌資環(huán)境，以及自身單位性質(zhì)、股權(quán)分紅、治理體系等政策的執(zhí)行情況。評價一個地區(qū)的研發(fā)投入與產(chǎn)出發(fā)展情況，需要科學(xué)論證、廣泛調(diào)研，并在之基礎(chǔ)上建立一套科學(xué)的創(chuàng)新評價指標(biāo)體系[9]。本研究結(jié)合安徽省科技發(fā)展的特點，經(jīng)過專家咨詢、相關(guān)分析及變差系數(shù)分析后，確立了一套評價指標(biāo)體系。該評價體系中包括2個一級指標(biāo)，6個二級指標(biāo)，18個三級指標(biāo)，如表1所示，數(shù)據(jù)主要來源于《安徽統(tǒng)計年鑒》。

2 計算結(jié)果和實證分析

運用SPSS軟件，采用KMO檢驗、Bartlett球形檢驗、變量共同度這三種方法對原變量可否進(jìn)行因子分析進(jìn)行檢驗[6-7]。使用SPSS軟件將表1中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并進(jìn)行檢驗，檢驗結(jié)果說明可以通過因子分析對指標(biāo)體系中的18個指標(biāo)進(jìn)行降維。

表1 科技投入產(chǎn)出水平綜合評價指標(biāo)體系

2.1 提取公因子

按照主成分分析法，在18個基礎(chǔ)指標(biāo)中提取5個互不相關(guān)的公因子，如表2所示。由因子提取結(jié)果可以得出，這5個公因子特征值累積貢獻(xiàn)率達(dá)89.225%，即所提取的5個公因子可以解釋原變量89.225%的變異。5個公因子在不同的原始指標(biāo)中各有側(cè)重[6-10]，其中 F1在 X1、X2、X3、X10、X11和X12上相對有高荷載，這6個指標(biāo)分別從不同的角度反映一個地區(qū)科技投入產(chǎn)出的總體規(guī)模，因此將其命名為“投入產(chǎn)出規(guī)模因子”；同理，根據(jù)各因子的不同指標(biāo)荷載側(cè)重，命名F2為“投入潛力因子”，F(xiàn)3為“產(chǎn)出效率因子”，F(xiàn)4為“投入效率因子”，F(xiàn)5為“產(chǎn)出潛力因子”。

2.2 安徽省各市投入產(chǎn)出水平總體分析

把計算所得的公因子特征值進(jìn)行歸一化處理，可以得到一個地方科技投入產(chǎn)出水平的綜合得分F，即F=0.536 4F1+0.167 7F2+0.111 4F3+0.102 9F4+0.081 6F5。計算各市各項公因子得分及綜合得分，具體結(jié)果如表3所示。從中可以得到以下結(jié)論：

一是合肥都市圈居引領(lǐng)地位。合肥都市圈是指以合肥為中心的都市圈，具體包括合肥、淮南、六安、滁州、蕪湖、馬鞍山、蚌埠7個市。都市圈中的合肥、蕪湖、滁州綜合得分分別位居全省第1、2、3，且在分因子上各有特色。其中，合肥“投入產(chǎn)出規(guī)模因子”以絕對優(yōu)勢位居全省第1，遠(yuǎn)高于第2名的蕪湖，表明其科技投入產(chǎn)出基礎(chǔ)較好、實力強(qiáng)勁。蕪湖“產(chǎn)出效率因子”位居全省第1，表明其科技產(chǎn)出結(jié)構(gòu)較好、發(fā)展比較平衡。而滁州各項公因子得分水平比較均衡，各項公因子得分徘徊在3、4、6位，表明其近年來融入長三角一體化發(fā)展成效明顯。

表2 旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣及累計貢獻(xiàn)率

二是后發(fā)地區(qū)發(fā)展?jié)摿^大。阜陽、亳州、池州、安慶、黃山分別出現(xiàn)在F2和F5前5位中。其中，F(xiàn)2居全省第1位、第2位的阜陽和亳州分別得分2.037 8和1.663 3，遠(yuǎn)高于第3位，表明皖北后發(fā)地區(qū)投入潛力較大；池州F5得分位居全省第1，遠(yuǎn)高于其他城市，且F2居全省第4位，表明其發(fā)展勢頭較為強(qiáng)勁，皖南后發(fā)地區(qū)產(chǎn)出潛力較大。

三是皖江帶城市輻射帶動作用有待發(fā)揮。皖江帶城市中，皖南地區(qū)占大多數(shù)，均經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好、創(chuàng)新起步較早，但近年來，其科技投入和產(chǎn)出潛力不足。其中蕪湖、馬鞍山、滁州、宣城、銅陵基本位居F3、F4領(lǐng)先位置，投入、產(chǎn)出兩方面的效率水平均較為平衡，但其投入、產(chǎn)出潛力水平相對較為落后，銅陵和蕪湖F2得分分別居全省倒數(shù)第2和倒數(shù)第3，有待進(jìn)一步提高。

2.3 安徽省各市投入產(chǎn)出水平聚類分析

采用組間聯(lián)接聚類分析全省各市的樣本數(shù)據(jù)，運用SPSS可以得到聚類結(jié)果，如圖1所示。根據(jù)聚類分析的差異性原則，同時為避免每一類個體數(shù)量過多，本文把安徽省16個市劃分為5類，具體結(jié)果如表4所示。

從聚類結(jié)果可以得出如下結(jié)論：

第一類是綜合能力領(lǐng)先型。歸于這一類的僅有合肥一個城市，其作為省會城市和全省第一個國家級創(chuàng)新型城市， 擁有較多的科研院所、高校、國家實驗室等科技資源以及綜合性國家科學(xué)中心，有著其他地市不可比擬的優(yōu)勢，科技投入產(chǎn)出水平穩(wěn)居全省第1，得分遠(yuǎn)高于第2名，且投入產(chǎn)出規(guī)模因子也位居第1。

表3 各市公因子得分、綜合得分及其排名情況

圖1 聚類結(jié)果樹狀圖

表4 聚類分析的具體結(jié)果

第二類是產(chǎn)出效率領(lǐng)先型。蕪湖依托“合蕪蚌”、皖江帶示范區(qū)以及創(chuàng)新型城市建設(shè)，企業(yè)創(chuàng)新活力較為活躍，創(chuàng)新氛圍較為濃厚?？萍纪度氘a(chǎn)出總體得分雖然位居全省第2，落后于合肥，但其產(chǎn)出效率位居第1，科技產(chǎn)出結(jié)構(gòu)較好，質(zhì)量較高。

第三類是投入潛力領(lǐng)先型。作為皖北城市代表的阜陽和亳州，近年來政府重視科技創(chuàng)新工作，加大科技投入力度，且由于其基數(shù)小，科技投入增速明顯，科技投入潛力較大，分別居全省第1、2；且綜合投入產(chǎn)出水平居全省前列，分別位居全省第4、5，說明安徽省振興皖北工作成效顯著。

第四類是產(chǎn)出潛力領(lǐng)先型。池州作為老牌皖江帶城市，由于其傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)較為落后，科技發(fā)展稍顯落后，科技投入實力較為落后，位居全省第10，但其科技產(chǎn)出潛力較大，位居全省第1，產(chǎn)出增長勢頭強(qiáng)勁。

第五類是其他。這一類中也分為幾種，一是投入效率較高、結(jié)構(gòu)較好，比如宿州、淮南、滁州、馬鞍山、銅陵、蚌埠；二是投入產(chǎn)出綜合實力較為落后，且各項因子較為均衡，發(fā)展勢頭較為落后，比如淮北、六安、宣城、安慶、黃山，這些地區(qū)科技創(chuàng)新步伐有待加快。

3 相關(guān)建議

本文選取了科技投入產(chǎn)出相關(guān)的18個指標(biāo)，利用主成分分析法，通過SPSS軟件，對全省16個市的科技投入產(chǎn)出水平進(jìn)行評價，得出合肥都市圈引領(lǐng)全省，皖西皖北等后發(fā)地區(qū)潛力較大，皖江帶城市輻射帶動有待增強(qiáng)。并對分析結(jié)果進(jìn)行聚類，把全省16個市分為5大類，下面針對得到的結(jié)果提出相關(guān)建議：

（1）各市需要繼續(xù)保持原有的發(fā)展優(yōu)勢，揚己所長。從聚類結(jié)果可以看出，科技投入產(chǎn)出發(fā)展均衡的地市較少，比如科技投入實力較弱的地市，其投入效率和產(chǎn)出潛力較大；而產(chǎn)出效率較高的地市，其投入潛力又較小。各市基本都有較為薄弱的地方，因此亟需圍繞自身的產(chǎn)業(yè)特點，揚長避短，最大發(fā)揮自身優(yōu)勢。

（2）圍繞“一圈五區(qū)”發(fā)展，優(yōu)化創(chuàng)新布局，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。首先，圍繞“一圈五區(qū)”發(fā)展，政府需做好頂層設(shè)計，統(tǒng)籌好全省各地的科技資源，全省一盤棋，避免資源浪費。其次，破除區(qū)域交流障礙，降低一體化成本。主動對接長三角先進(jìn)省市的科技人才管理機(jī)制、社保薪酬機(jī)制、學(xué)術(shù)交流機(jī)制等，從政策、理念、資金、人才、技術(shù)等方面加強(qiáng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，破除區(qū)域交流障礙，形成一體化創(chuàng)新環(huán)境。第三，領(lǐng)先地區(qū)需要發(fā)揮領(lǐng)頭羊的作用，促進(jìn)全省科技協(xié)調(diào)發(fā)展。比如合肥、蕪湖、蚌埠等發(fā)展基礎(chǔ)較好的地區(qū)要充分發(fā)揮戰(zhàn)斗堡壘和示范引領(lǐng)作用；科技基礎(chǔ)較為薄弱的地區(qū)也需要根據(jù)自身的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，重點發(fā)力，揚長避短，最大化發(fā)揮自身優(yōu)勢。